Stahlproduktion, copyright: Kevin Casey Fleming
Stahlproduktion, copyright: Kevin Casey Fleming, https://www.flickr.com/photos/38988771@N07/32241826165/, Lizenz Public Domain

Die Zeichen der Zeit stehen auf Wandel. Mobilität unterliegt im Moment tektonischen Verschiebungen, die im Wesentlichen durch die Digitalisierung, autonomes Fahren und Elektrifizierung vorangetrieben werden. In diesem Artikel befasse ich mich mit der Elektrifizierung bzw. Elektromobilität und hier speziell mit Fokus auf Umweltwirkungen. Die Frage ist, was es uns für die Umwelt und unsere Gesundheit bringt? Vorneweg, da die Diskussionen oftmals sehr emotional geführt werden: Ich bin ein Freund alternativer Antriebe, ein Freund umweltfreundlicher Mobilitätslösungen, ein Freund effizienter Rohstoffverbräuche, ein Freund menschenfreundlicher Lösungen. Das bin ich gekoppelt mit einem Schuss Ratio und kritischen Verstand.

Wie sauber ist ein Elektroauto?

Die Frage wird weitestgehend positiv beantwortet, auch von Experten in zahlreichen Studien sowie staatlichen Stellen. Die Meinung von uns Normalsterblichen ist: Kein Auspuff, keine Schadstoffe, besser für die Umwelt, besser für uns.  Stimmt das so auf den zweiten Blick? Beginnen wir bei der Stromproduktion und arbeiten uns dieser Kette entlang hin zur Straße und mögliche Emissionspunkten. Und bitte nicht gleich aufregen, natürlich schauen wir uns die „Drecksschleudern“ auch an. Wenn die nicht gleich in der Aufzählung drankommen, einfach Geduld!

Stromproduktion

Strommix: Der Strom wird in Deutschland mehrheitlich aus fossilen Energieträgern wie Kohle hergestellt. Zu einem steigenden, politisch gewollten Anteil über regenerative Energieträger wie Wasser, Sonne und Wind. Daten dazu? Anteilsverteilung: 53% Fossile, 15% Kernenergie, 32% Regenerative Energie.

476 g/kWh CO2: Jedes Elektrofahrzeug muss tanken und zwar Strom. Wir wissen natürlich, dass die Stromproduktion leider noch nicht sauber erfolgt. Sauber im Sinne von CO2-Emissionen. Wissen muss man dazu lediglich, dass laut Schätzungen in Deutschland der momentane CO2-Zeiger bei 476 g/kWh steht (anbei der langjährige Entwicklungstrend). Das ist damit auch schon leider die Schmutzlast, die ein eigentlich sauberes Elektrofahrzeug ohne Auspuff mit sich schleppt. Jeder gefahrene Kilometer erzeugt damit indirekt ein Maß an CO2-Belastung. Woher diese hohe Zahl kommt („keine Bange“, Verbrenner erzeugen übrigens i.d.R. eine höhere Last)? Das hängt mit der Erzeugung von Strom und den damit gekoppelten Verlusten bei der Umwandlung in Energie und der Stromübertragung zusammen.

Wir nennen es auch Well to Tank Betrachtung: Ein Fachausdruck, der unter verschiedenen Aspekten Aufwände betrachtet, die bei der Produktion und Bereitstellung von Gütern und zu deren Betrieb im Vorfeld der Nutzung – hier eben eines Fahrzeugs – entstehen. Bei dieser Betrachtung darf man nicht außer Acht lassen, dass herkömmliche Kraftwerke die umsetzbare Energie eines Trägers wie Kohle nicht 1:1 in Strom umsetzen können. Wir sprechen daher von Wirkungsgraden (die je nach Kraftwerk zwischen 30% und 50% betragen). Dahinter verbirgt sich auch das Stichwort Primärenergiefaktor, das vielleicht das Ganze etwas leichter verständlich ausdrückt. Dieser Faktor versucht aufzuzeigen, wie viel Energie eingebracht werden muss, damit in unserem Fall eine Einheit Strom entsteht. Im Strommix aus allen Quellen beträgt diese Zahl in Deutschland zur Zeit 2! Bedeutet? Für eine kWh Strom am PKW muss grob das Doppelte an Energie (Primärenergiefaktor: 2) eingebracht werden. Das inkludiert auch die Leitungsverluste beim Stromtransport übrigens, die rund 6% betragen.

Das Schöne an regenerativen Ansätzen ist? Man verschwendet sozusagen keine Energiequelle, da annahmegemäß Sonne und Wind unendlich vorhanden sind. Im Gegensatz zur Nutzung fossiler Energieträger wie Öl, Gas, Kohle oder sogar Uran. Grob gesagt kommt aus 1 Tonne Kohle niemals die maximale enthaltene Menge an Brennwert des Materials heraus. Man verschwendet eben den Großteil aufgrund der Wirkungsgrade zwischen 30% bis 50%. Bei hypertheoretischen Wirkgraden von 100% würde man aus 1 Tonne Kohle X Einheiten Strom umsetzen. So brauchen wir in der Realität für das eine X Strom eben die doppelte bis dreifache Menge an fossilen Rohstoffen.

Ökostrom tanken ist also eine oder keine Supersache? Es ist geläufig, dass E-Autos nur dann einen wirklich vollen, durchschlagenden Beitrag zur Umwelt leisten, wenn sie theoretisch nur und ausschließlich mit Strom aus regenerativen Quellen wie Wasser, Wind oder Solar nachladen. Ja, es ist wichtig, dass bei Nutzung des Fahrzeugs darauf geachtet wird,einen Ökostrom Vertrag abzuschließen! Dann wäre der CO2-Emissionsanteil pro gefahreren Kilometer auf der Straße nahezu Null, was die Energienutzung angeht. Nicht aber Null CO2 überhaupt!!! Generell gilt: kein Fahrzeug der Welt fährt mit einer CO2-Last von Null, egal mit welcher Antriebsart, egal wie sauber die dazu notwendige Energie produziert wird, denn ein PKW muss hergestellt werden. Zu Herstellung kommen wir gleich. Natürlich erzeugen auch regenerative Produktionsmethoden ein gewisses Maß an CO2-Belastung, wenn auch deutlich geringer als für die Stromerzeugung in Kohle- oder Gaskraftwerken. Diese sind einer Tabelle auf Wikipedia zu entnehmen.

Nun sollte man erwarten, dass Elektromobilität aufgrund der Vermeidung von CO2-Emissionen die Produktion von Ökostrom mit fördert, nämlich die Energieerzeuger zu einer Mehrproduktion an Ökostrom zu bewegen. Hierzu ein Zitat aus der Wikipedia (die ich in diesem Artikel häufig verlinke, was nicht wissenschaftlich ist, aber für uns Normalsterbliche eine gute Recherchequelle für den Start darstellt): „Viele Ökostromangebote und regulatorische Vorgaben stehen unter starker Kritik. Von rund 810 Ökostromanbietern in Deutschland wird eine Belieferung mit Ökostrom gemäß der Kaufmotive von Verbrauchern nur von einem Bruchteil der Anbieter tatsächlich gewährleistet. 7,25 Millionen Verbraucher in Deutschland, die 2012 Ökostrom an Stelle von Graustrom bezogen, um die Energiewende und den Ausbau erneuerbarer Energien zu fördern, fördert eine Mehrheit unbewusst die Stromerzeugung aus Kernkraft- und Kohlekraftwerken.

Wir tanken demnach nicht unbedingt sauberen Ökostrom, nur weil wir ihn quasi bestellen? So ist es, wir als Konsument können das nicht gewährleisten. Wer das nicht glaubt, möge bitte der Quelle des Zitats folgen und weiter nachrecherchieren, wie Ökostrom deklariert wird und warum Stromanbieter nicht unbedingt neue Anlagen hochfahren müssen, sondern bestehende Schmutzanlagen weiternutzen dürfen. Als Konsument kann man sich wenigstens genauer erkundigen, welche Stromanbieter sauber sind, sauber versprechen und sauber liefern, was die Angebote angeht.

Ökostromproduktion wechselhaft: Selbst wenn wir gewissenhaft prüfen und einen Vertrag mit einem sauberen Stromanbieter abschließen, können wir leider Gottes immer noch nicht sauber laden. Das liegt schlichtweg am aktuellen aber zu lösenden Problem der Ökostromtechnik in Zusammenhang mit mangelnden Energiespeichertechniken. Ja wir können Ökostrom produzieren, nein, wir können die Menge an Energhie nicht langfristig speichern, um Lastschwankungen zu regulieren.

Was bedeutet diese Speicherproblematik für unseren Elektrofahrer? Die Sonne scheint, es ist windig? Super! Der Ökoanteil ist hoch, der Konsument lädt sauberen Strom. Physikalisch kommt aus der Dose natürlich kein grüner Strom, einfach nur Strom, dafür aber wurde er gesamtheitlich nach Kundenvertrag ins Netz für alle eingespeist. Quasi wie eine gesetzliche Krankenkasse oder Rente? Sozusagen, wir zahlen gemeinsam ein und alle haben davon etwas. Ok, die Sonne geht jetzt unter, der Wind legt sich, das Auto wird in die Garage gefahren. Und nun? Wer jetzt nachlädt, damit das E-Auto morgen wieder vollen Saft hat, lädt weit schmutzigeren Strom nach. Je höher der Wind- und Solarzellenanteil eines Landes ist, umso eher handelt man sich diese Probleme ein. Sollte dahingegen der Anteil aus Wasserstrom markant höher sein, ist die Stromproduktion weniger abhängig von Schwankungen des Wetters und des Tag/Nacht-Zyklus. Das muss man einfach im Kopf behalten, wenn Politiker neue Regeln erlassen oder über sauberen Strom sprechen.

Lokal produzieren: Oder wenn möglich zu Hause eine Solaranlage installieren, die garantiert sauberen Strom direkt und unmittelbar erzeugt (ja, Solarzellen sind nicht klinisch rein, auch deren Produktion und Materialien sind schädlich, dennoch ist der Lastanteil Herstellung zur Erzeugung sauberer Energie in hohem Maße rational). Übrigens ein Hinweis, die Batteriespeichertechnik schreitet voran. Sich zu Hause einen Batteriespeicher für Tagesstromproduktion einzubauen, ist eine komplettere Lösung. Und sollte bei Photovoltaikanlagen immer eine Option sein.

Ökostromnachfrage real aka Energiewende? Abgeleitet aus dem Impuls bzw. der Nachfragewirkung ist es fraglich, wie hoch der Anteil aus Elektromobilität seitens der Kunden sein wird. Der aktuelle Strombedarf von E-Autos ist verschwindend gering, im Verhältnis zur gesamten Energieproduktion in Deutschland. Laut Kraftfahrzeugbundesamt sind knapp 46.000.000 PKWs in D angemeldet, davon sind 34.000 Elektrofahrzeuge unterwegs. Das macht übersetzt knapp aufgerundet 0% der Energienachfrage aus dem Elektro-Verkehrssektor aus (selbstverständlich müssen große Energiemengen in Raffinerien für die vielen Verbrenner aufgewendet werden). Im Jahr 2016 haben wir in Deutschland laut Statistikamt 648 Terrawattstunden produziert. Und nun, was heißt das in der Zukunft, wenn der Anteil der E-Fahrzeuge zunimmt? Betrachten wir dazu zunächst den Stromvebrauch eines E-Autos.

Stromverbrauch

Wechseln wir demnach von Stromproduktion zum Verbrauch. Und betrachten damit unser fahrendes E-Auto, das natürlich den erzeugten Strom verbraucht. Experten sprechen hier gerne von einer Tank to Wheel Betrachtung. Gibt es hierbei Sonderpunkte, die man beachten muss? Wir haben immerhin die Frage gestellt, wie gesund ein E-Auto ist. Eines fällt bei E-Autos immer auf! Die Reichweitenangst. Was hat das aber mit CO2 zu tun?

Das Elektroauto fährt je nach Leergewicht, Route, Wetter, Beladung,  Akkukapazität und persönlichem Fahrprofil des Fahrers natürlich unterschiedlich weit, was die Unterschiede zu den Herstellerangaben teilweise drastisch abweichen lässt. Auf dieses eigene Thema gehen wir hier nicht ein, was Laborwerte versus Realfahrten angeht. Zahlreiche Ersterfahrungen sprechen davon, dass die Minderreichweiten weit höher ausfallen als analog die  Kraftstoffangaben der Hersteller zum Realverbrauch. Anyway. Wir sprechen zunächst einmal vom „lokal emissionsfreien“ Fahren. Ist doch völlig egal, wie weit wir damit nun fahren. Wir belasten die Umwelt nicht!

Wirklich? Elektroautos belasten natürlich die Umwelt. Direkt und indirekt. Direkt? Wir kommen gleich im Punkt Feinstaubbelastung darauf. Indirekt? Wenn wir mit einem E-Auto durch die Gegend fahren, dann haben wir doch oben gelernt, dass wir Strom verbrauchen, der wiederum nicht emissionsfrei hergestellt werden kann! Bingo! Ein Verbrennermotor erzeugt die eigentliche Hauptlast der Emissionen beim Fahren, wir riechen das förmlich und huste das auch heraus.  Achtung, das sei an der Stelle explizit gesagt, so logisch das auch klingen mag: Der Verbrenner erzeugt die Hauptlast der Schadstoffemissionen nicht bei der Herstellung der Energieträger, sondern auf der Straße. Das Elektrofahrzeug erzeugt die Hauptlast seiner Emissionen nicht auf der Straße! Ihr könnt Euch schon den Knackpunkt denken.

Benzin/Diesel-Herstellung = in der sogenannten Vorkette fallen rund 10% – 15% der gesamten CO2-Emissionen eines PKWs bei der Exploration von Öl, dem Transport, der Raffinierung und der Versorgung der Tankstellen an. Je Kilometer sind +10% bis 15% g/km CO2 zu addieren. Diesel 15%, Benzin 10%. Die Autohersteller rechnen diese Werte jedoch nicht zur CO2-Angabe hinzu. Warum? Weiß ich nicht!

Zurück zum E-Auto und seinen Reichweiten. Hier spielt ein Faktor eine ganz große Rolle. Der Wirkungsgrad. Der hat auch was mit Gesundheit zu tun.

Extrem hoher Wirkungsgrad von Elektrofahrzeugen. Die Wirkungsgrade = Umsetzung gespeicherter Energie in Bewegung eines Elektroautos betragen um die 90% und sind damit im Vergleich zu Verbrennermotoren (Benzin/Diesel arbeiten je nach Bauweise mit 25% – 45% Wirkungsgrad) extrem besser. Eine sehr gute Nachricht, dass erzeugte Energie auch effizient in Bewegung umgesetzt wird. Wenn das E-Auto demnach 90% umsetzen kann – erneut betont, das ist ein extrem genialer Wert -, verplempert es damit nur 10% der geladenen Energie. Der Dieselmotor und Benziner verplempern bis zu 75% hingegen. Dennoch gilt, die 10% erhöhen damit indirekt den CO2-Emissionswert, nämlich bei den Stromerzeugern, die unter dem Strich 10% mehr Energie zur Verfügung stellen müssen. Nicht aber, wenn wir Ökostrom laden, dann ist es doch eigentlich egal? Ja und eher nein, denn das Thema haben wir oben im Bereich Ökostrom schon angesprochen. Man kommt so gut wie nie von einer CO2-Belastung weg.

Ladeverluste? Ja, die gibt es. Damit kommt noch ein Punkt hinzu, wenn es um die effiziente Energeinutzung geht, solange wir eben einen Strommix haben, der knapp 500 gr/km CO2 fürs rollende E-Fahrzeug bedeutet. Es gibt beim Laden des Akkus sogenannte Ladeverluste, die je nach Akkutypus und Ladevorgang zwischen 10% bis 30% betragen. Zitat: „Beim Aufladen und Entladen von Akkumulatoren wird durch den inneren Widerstand der Zellen Wärme freigesetzt, wodurch ein Teil der zum Aufladen aufgewandten Energie verloren geht. Das Verhältnis der entnehmbaren zu der beim Laden aufzuwendenden Energie wird als Ladewirkungsgrad bezeichnet. Generell sinkt der Ladewirkungsgrad sowohl durch Schnellladung mit sehr hohen Strömen als auch durch schnelle Entladung (PeukertEffekt), da die Verluste am Innenwiderstand zunehmen.“ (Prof. P. Marx, aus Wirkungsgrad-Vergleich zwischen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Fahrzeugen mit Elektromotor (.pdf)). Moment, man bestellt quasi 10 kWh beim Stromanbieter, zahlt dafür und davon werden je nach Verlustgrad nur 9 kWh in den Akku geladen? Das ist korrekt. Auch hier gilt wie bei dem Wirkungsgrad des E-Motors: Der Stromanbieter muss diese 10% zusätzlich zur Verfügung stellen, damit Eure Kiste voll wird. Sprich, der CO2-Emissionswert wird nochmals um 10%-Punkte erhöht? Das ist absolut korrekt. Bitte nochmals dran denken, dass ein Verbrenner den Shit auf der Straße produziert. E-Fahrzeuge lassen es eben beim Stromerzeuger knallen.

Noch was? Ja, ein Akku entlädt sich dauerhaft, obwohl das Auto zu 95% herumsteht. Ein Verbrenner nicht. Aber das macht nichts, denn die Entladung bewegt sich irgendwo bei 2% im Monat. Und eine letzte Sache noch, natürlich braucht die Klimaanlage Strom, die Sitzheizung und so weiter. Alles Dinge, die Strom saugen und damit vom eigentlichen Zweck des Bewegens Energie wegnehmen. Belassen wir es dabei: Nehmt vereinfacht die Kennzahl 80% an, die ein E-Auto zum Fahren nutzen darf. Dass die Effektivität dramatisch im Winter sinkt, geschenkt. Denn hier wird es extrem komplex, ähnlich wie beim persönlichen Fahrprofil (Gasfuss gegen Öko-Opa). Unter dem Strich rechnet einfach für Euch 20% zum geladenen Strom hinzu, um Eure persönlich CO2-Bilanz zu berechnen.

Beispielsrechnung CO2-Bilanz für jeden Kilometer

  • [476 g CO2] x [kWh Verbrauch je Kilometer ] = Ergebnis plus 20%.
  • Beispielsweise schafft Euer Stromer 100km mit 15 kWh = 0,15 kWh pro Kilometer
  • => 476 * 0,15 * 1,2 = 86 g CO2 pro Kilometer => 8,6 kg CO2 auf 100 KM.

Was ein Stinker verballert? Ihr könnt hierzu beliebige CO2-Rechner für Fahrzeuge im Netz nehmen. Wenn Euch eine Gegenüberstellung interessiert. Nehmen wir ein kleines Fahrzeug mit schlanken 5 Litern/100 km (Benzin/Diesel sei völlig egal, es geht nur um die Richtung), dann kommen wir auf rund 150 gr CO2/km => 15 kg CO2 auf 100 KM, die ein kleiner Verbrenner in die Umwelt pustet. Knallt noch die 10% für Benzin und 15% bei Diesel auf die Rechnung, wenn ihr aufmerksam gelesen habt.

Und erneut der unaufhörliche Hinweis: Ja, bitte, Ökostrom ist geil, bitte so mit Eurem Stromanbieter arrangieren. Die Menge an Strom bestellen und grün beziehen. Dann fahrt ihr persönlich grün im Sinne einer sozialen Umlage. Es ändert sich nichts an der gesamten Strom- und damit Ökobilanz. Siehe oben Stromprodutkion & aktuelle Nachfragesituation.

Feinstaubkiller

Lokal emissionsfreies Fahren ist eigentlich Augenwischerei. Bis dato haben wir immer „nur“ über schädliche Umweltemissionen, primär CO2 gesprochen. Was nicht schädigend für den Menschen unmittelbar seine Gesundheit betreffend ist. Ja, wir sprechen von langfristigen Umweltproblemen, die uns mit ganz anderen Dimensionen konfrontieren. Heute stirbt kein Mensch an CO2, wenn man es übertrieben sagen darf.

Über Stromproduktion hin zum Stromverbrauch haben wir gelernt, dass beide grundsätzlichen Fahrzeugarten (Fossile gegen Elektrische) CO2 Emissionen erzeugen. Das eine auf der Straße, das andere irgendwo bei den Stromerzeugern. Das eine erzeugt naturgemäß mehr CO2, das andere deutlich weniger je grüner der Strom ist und hoffentlich noch wird. Also ist ein Elektroauto super gesund?

Letztlich erzeugt jedes (!) Fahrzeug durch Abriebmechanismen auf der Straße, den Verbrennungsprozessen und Abriebmechanismen der Fahrzeugteile Feinstaub. Der bekannterweise in drei Größen unterschieden wird. Die kleinsten Staubpartikel dringen tief in unsere Lungenzellen vermutlich bis in das Gehirn ein. Ärzte und Wissenschaftler sind sich noch nicht einig, welche Art von Stoffen und damit Feinstaubarten auf der Schädlichkeitsskala weit oben rangieren. Bitte googelt das bei Interesse. Es ist eine fürchterlich komplexe Angelegenheit. Unisono aber geht der Trend der Expertenaussagen dahin zu sagen, dass Feinstaub ein weitaus schlimmerer Schadstoff denn CO2 (Klimakiller = Langfristfaktor) oder Stickoxide (Kurzfristfaktor = unmittelbar gesundheitsschädlich, Ausstoß mit durch Verkehr auf Basis fossiler Verbrennung) sind, die im Moment wieder durch die Presse gejagt werden (Stichwort „Fahrverbote“ aufgrund erhöhter Stickoxid-Grenzwerte). Dazu das Bildzitat eines Berichts des Umweltbundesamtes („Luftqualität in Deutschland 2016“):

Feinstaub

Was das Elektrofahrzeug damit zu tun hat? Es stößt insgesamt mangels Verbrennungsprozess weniger Feinstaub aus. Es verursacht allerdings Feinstaub, eben nicht Null.  Jedoch gilt die Regel: Es gibt keine medizinischen Grenzwerte, ab denen Experten sagen, dass Feinstaub im Gegensatz zu CO2 (Klima) oder aber Stickoxide (ebenfalls Atemwegsprobleme) keine Folgen mehr haben. Ja, Elektrofahrer rühmen sich, dass sie weniger bremsen müssen, um den geringeren Bremsabrieb zu begründen, der mit eine Feinstaubquelle darstellt. Dennoch gilt, dass auch E-Autos Feinstaub erzeugen. Es existieren leider noch keine Studien dazu, wie die Unterschiede zwischen Verbrennern und E-Auto aussehen.

Kommen wir zu dem Punkt Herstellung und schließen dann langsam die Betrachtung, wie gesund ein E-Auto aus.

Herstellung eines Elektrofahrzeugs

Auch dieses ist einer kompletten Well to Wheel-Betrachtung (vom Bohrloch bis zum Antrieb auf der Straße = hier eben Rohstoffe gewinnen bis letztlich zur Endmontage) unter Umweltaspekten zu berücksichtigen. Im Moment wird der Energieaufwand und Materialaufwand zur Herstellung eines Elektrofahrzeugs markant höher eingeschätzt. Ob man nun einen Kleinwagen als Verbrenner vs. Elektro betrachtet oder einen schweren, dicken SUV. Die große Problemzone ist die volumetrische Energiedichte einer Batterie. Sie kann für vernünftige Reichweiten nur über einen höheren Materialeinsatz und damit Gewicht erreicht werden, im Verhältnis zu einem Bezintank oder Dieseltank mitsamt Verbrenner-Motor und Getriebestrang (rund 200 kg). So macht das Akku mitsamt Schutzmantel, Elektronik und Kühlung je nach Größe bis zu 700 kg (Tesla, 100 kWh-Akku) aus, was beim Tesla als Referenzfahrzeug und Innovationsbrecher für ca. 400 km Reichweite langt (bei gemäßigter Fahrweise).

Auch hier gilt, dass je nach Studie und extrem hoher Komplexität der zahlreichen Produktionsketten diverse CO2-Werte berechnet werden. So kommt eine neuere Metastudie (fasst mehrere Studien zusammen) zu der Annahme, dass pro Kilowattstunde zwischen 150 bis 200 kg CO2 erzeugt werden. Siehe hierzu: The Life Cycle Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions from Lithium-Ion Batteries (.pdf!). Ergo würde die Produktion einer Batterie mit 100 kWh Kapazität rund 15 bis 20 Tonnen CO2 erzeugen. Ein Fahrzeug mit einem deutlichen kleineren Akku von 30 kWh erzeugt hingegen rund 4,5-6 t CO2.

Die Faustregel ist, dass E-Autos je nach Größe und Vergleich zu gleichwertigen Verbrennern um 30% mehr CO2-Last erzeugen. Diesen Startballast tragen sie bereits zum Kilometerstand 0 mit sich. Aber auch hier gibt es Fortschritte: Moderne Autofabriken versuchen regenerative Energien bei der Endmontage einzusetzen und versuchen so gut wie möglich Lieferanten dazu zu bewegen, um auf der Energieebene grün zu werden. Googelt bitte nach der Gigafactory von Tesla oder Renault, die neue Fabriken nach diesen Maßgaben errichten. Dennoch wird auch hier keine Null stehen. Denn die Herstellung und Verarbeitung von Rohstoffen bedingt chemische Prozesse, die CO2 erzeugen (im Leichtbau ist es bspw. Aluminium, das zu 60% Co2-Anteil aus Energie und zu 40% aus dem Herstellprozess selbst CO2 erzeugt).

Energiewende, was bringt das Elektrofahrzeug?

Nehmen wir folgendes an: es bewegen sich 1 Million oder 46 Millionen E-Fahrzeuge in Deutschland. 46 Mio., entspricht dem heutigen PKW-Bestand, das ist keine Zufallszahl. Was bedeutet das für die Co2-Bilanz (Feinstaub müssen wir mangels Erkenntnissen außen vor lassen) und was bedeutet das für die Energieversorger?

Stromerzeugung und Verbrauch:

  • Elektrofahrzeuge bewegen zur Zeit die Ökobilanz im Bereich Strommix nicht.
  • Sollten eine Million E-Autos herumfahren, wird der Bedarf wie folgt gerechnet.
  • Bei 15 kWh auf 100 KM und einer Fahrleistung von 15.000 KM pro Jahr (knapp über 40 Km pro Tag) kommen wir auf eine Jahresleistung von 2,25 TWh.
  • Bei einer jetzigen Inlandsproduktion von 648 TWh ist das immer noch kein Impuls. Und kein Experte sagt, dass es zu Engpässen kommt.
  • Vergrößern wir den Bestand auf 46 Mio. E-Fahrzeuge (also ein 1:1 Ersatz aller Verbrenner), bewegen wir uns bei einem Strombedarf von 108 TWh je Jahr.
  • Hier sind wir bereits bei 17% der gesamten, heutigen Stromproduktion, was den Bedarf einer kompletten E-Autoflotte von 46.000.000 Srück angeht.

Da der politisch gewollte (BRD und EU-Ebene) Ökostromanteil an der gesamten Stromerzeugung auf über 50% steigen soll, werden vermutlich sämtliche E-Fahrzeuge grün geladen. Darf man diese Annahme treffen? Wenn ja, gilt folgendes als Superidealszenario, damit wir die Potentiale erkennen:

Die CO2 Emissionen/ Einsparmöglichkeiten

  • Wenn wir nur mit Ökostrom laden? Wenn? Ja, dann: Anstelle von 476 g/km an CO2 für jeden kWh Strom wären das Zero! Einsparung?
  • Bei 1 Mio E-Autos = 15.000 KM Jahresleistung * 1 Mio Fahrzeuge * 0,15 kWh/Km * 1,2 = 1,3 Mio. Tonnen CO2 weniger.
  • Bei 46 Mio E-Autos = entsprechend 62 Millionen Tonnen CO2 weniger.

Was verbraten wir heute? Eine Bewertung, warum E-Autos ein Rettungsanker sind!

  • Der Gesamtausstoß der BRD beträgt rund 900 Mio Tonnen an CO2.
  • Der Straßenverkehr macht davon 18% aus = 162 Mio Tonnen pro Jahr.
  • Davon machen die Emissionen des Güterverkehrs rund 40 Mio Tonnen aus.
  • Bleiben den PKWs 122 Mio Tonnen CO2 = 2,65 t CO2 im Jahr pro Fahrzeug.

Angesichts der langjährigen Klimaziele, den CO2-Ausstoß drastisch zu verringern, ist das nur dem Verkehrssektor in Deutschland bisher nicht gelungen! Die Gründe sind klar:

  1. Der Güterverkehr nahm deutlich zu. Der Ausstoß an Schadstoffen inklusive CO2 nach je Kilometer ab. Die Effizienzgewinne wurden durch den Anstieg des Güterverkehr aufgewogen.
  2. Im PKW Bereich gab es zwar ebenso Effizienzgewinne beim Schadstoffausstoß je Kilometer, die allerdings auch hier durch eine höhere PKW-Dichte, größere Motoren und schwerere Fahrzeuge wieder aufgefressen wurden.
  3. Die Elektromobilität kann durch Förderung der erneuerbaren Energien einerseits und andererseits durch steigende Anteile am Neuwagenverkauf einen entscheidenden Beitrag leisten. Was heißt das konkret?

Ein irre Annahme: 1:1 Ersatz von 46 Mio. PKW-Verbrennern durch E-Autos und wir laden nur noch Ökostrom, bereits morgen?

  • 122 Mio. Tonnen weniger CO2 durch fossile Verbrennung, da es keine Benziner und Diesel-PKWs mehr gibt.
  • 62 Mio. Tonnen weniger CO2 durch Ökostrom 100%. Wenn Stromerzeuger an der bisherigen Produktionsmixtur nichts ändern, nur den TWh-Mehrbedarf aus E-Autos in Höhe von 108 TWh durch neue, grüne Anlagen abdecken, spart man quasi nichts ein. Wenn allerdings Stromerzeuger aus der Impulswirkung alte Kohle/Gaskraftwerke abbauen, dann kann man von einer Einsparung in Höhe von 62 Mio Tonnen reden, die man der Elektromobilität zuschreiben dürfte. Auch wenn das von der Logik her etwas unsauber wäre. Wir erzeugen ja 648 TWh nicht aus Spaß, nur um dann für 108 TWh anderen den Saft abzudrehen, um mit bestehenden, grün umgestrichenen Anlagekapazitäten den E-Autos den grünen Saft zukommen zu lassen. Will sagen, mir ist nicht klar, wie die Stromwirtschaft die Anlagen umstellt, bestehende weiter betreibt und auf auf den theoretischen Nachfragebedarf aus der E-Autokiste reagiert)
  • Also sei die Summe der Potentiale = 122 Mio. Tonnen weniger CO2.
  • Nicht zu vergessen sinkt der Energiebedarf der Raffinerien markant, da niemand im PKW-Bereich mehr Diesel noch Benzin abnimmt.
  • Ein Effekt alleine ist prima, ein weiterer Effekt noch besser.
  • Wir wissen, dass wir das nicht „über Nacht“ bekommen. Wie lange dauert das also? Wie lange müssen wir uns gedulden? Und warum ist die Wartezeit nicht gut für das Klima? Auch nicht für unsere Gesundheit?

Werden wir die Klimaziele erreichen, wenn wir beim bisherigen Strommix bleiben?

  • Das Klimaziel für 2020 lautet die CO2-Emissionen auf 750 Mio t. zu senken (siehe bitte Daten zur Umwelt 2015, Umweltbundesamt)!
  • Der Verkehr hat bisher am wenigsten dazu beigetragen, dieses Ziel zu erreichen. Bäm!
  • Es ist nicht zu erwarten, dass selbst bei 1 Mio E-Fahrzeugen bis 2020 das Ziel markant unterstützt wird.
  • Das Einsparpotential beträgt im besten Falle, dass ein Wunder geschieht: 2,65 Mio t CO2 fallen durch verschrottete, fossile Altautos weg.
  • Wenn wir am Strommix nichts ändern, eine Mio. E-Autos herumfahren, wurden von 122 Mio. Tonnen nur 2,65 Mio Tonnen eingespart.
  • Aber machen wir einen Haken dran, niemand glaubt mehr an die 1 Mio. E-Autos bis 2020.

Also auf die lange Zeitreihe geschaut: Langsamer Bestandswechsel neue E-Autos gegen stinkenden Altverbrenner

  • Autohersteller wie Audi oder Daimler vermuten, dass bis zum Jahr 2025 1/3 aller Neuwagen E-Autos sind.
  • Wenn sich an den Verkaufszahlen in D nichts ändert, verkaufen wir je Jahr rund 3 Mio. Neuwagen (die Zahl hält sich seit Jahren stabil).
  • Macht im Jahr 2025 1 Mio neue E-Fahrzeuge. Und leider noch 2 Mio. neuer Verbrenner.
  • Damit senken wir pro Verkaufsjahr den CO2- Ausstoß um 2,65 Mio. Tonnen (es ist absolut korrekt anzunehmen, dass parallel 3 Mio Altfahrzeuge vom Markt verschwinden, übliche „Altersterblichkeit“ von Fahrzeugbeständen: 1 Mio Schrottautos werden durch 1 Mio. E-Autos substituiert und 2 Mio. durch neue Verbrenner, die dann hoffentlich deutlich emissionsärmer sind).
  • Bei einer stabilen Verkaufsrelation von 1:2 E-Auto zu Verbrenner haben wir nach 15 Jahren (2040) exakt 1/3 E-Autos = 15 Mio. Stück und 2/3 Verbrenner = 31 Mio Stück.
    Macht in der Summe 15 Mio * 2,65 CO2-Tonnen = 40 Mio. Tonnen weniger als zu Verbrennerzeiten.
  • Ab 2040 verändert sich nichts mehr, solange wir nicht entweder mehr E-Autos verkaufen oder die Verbrenner keine Fortschritte mehr machen (die wir hier zur Vereinfachung außen vor gelassen haben).
  • Um bis 2050 laut Bundesregierung den Ausstoß um 80-90% zu verringern, reicht der E-Auto Beitrag beim Verkaufsverhältnis 1:2 bei Weitem nicht aus.

Ökostrom ist doch so schwankend? Das klappt eh nie!

Solange wir nicht das Energiespeicherproblem lösen stimmt das. Nutzen wir jedoch die „Vehicle to Grid“-Idee, nämlich die Autoakkus als Zwischenspeicher für Öko-Überschüsse zu verwenden, haben wir im „schlimmsten Fall“ 46 Mio Akkus á sagen wir einmal mitsamt Fortschritt 100 kWh Kapazität je Akku im Schnitt. Na? Macht zusammen über 4 TWh pro Tag und Nacht an Speicherkapazität bzw. 1.460 TWh pro Jahr. Was die heutige Bruttostromproduktion um mehr als das Doppelte übersteigt.

Wie gesagt, wir reden von Potentialen und damit klaren Möglichkeiten. Je nachdem, für welche Marschrichtungen wir uns warum entscheiden. Das E-Auto alleine ist nicht der primäre Verursacher der Energiewende. Aber es könnte der primäre Lösungsfaktor für die Speicherproblematik sein. Ist dem so?

Ist das E-Auto gesund?

Meine Güte, kann man dazu HEUTE „JA“ sagen?
1. Ja, wenn es weniger CO2 emittiert = das ist beim heutigen Strommix durchaus richtig, wenn man die Emissionen auf der Straße berücksichtigt!
2. Nein, das ist so nicht zu sagen, wenn man das Problem auf dem Strommarkt anschaut. Wir haben das oben behandelt.
3. Ja, es stößt weniger Feinstaub als ein Verbrenner aus.
4. Nein, es stößt immer noch hochgefährlichen Feinstaub, der keinen Grenzwert kennt.
5. Ja, es macht weniger Lärm, solange es sich unter 30 kM/h bewegt, da die Abrollgeräusche dann dominanter werden.

Und in Zukunft?
6. Ja, wenn man die Energiewende positiv mit einbezieht.
7. Ja, wenn in Zukunft die Stromerzeuger und (!) Autohersteller mehr auf eine nachhhaltige Produktion setzen.
8. Ja, wenn man den Rohstoffhunger von E-Autos besser in den Griff bekommt.
9. Ja, wenn die Akkus der E-Autos als Zwischenspeicher genutzt werden, um Stromerzeugungsschwankungen auszugleichen.
10. Ja, wenn das Recycling der Akkus ebenso nachhaltig gelingt, was heute mangels Technikstand niemand sagen kann.

Das Klima muss warten

Aber insgesamt? Man wird womöglich enttäuscht sein, dass sich der Klimabeitrag von Elektrofahrzeugen nicht so schnell in der gesamten Klimabilanz niederschlägt. Wie ihr vielleicht oben gelesen habt, bringen uns 1 Mio., gar selbst 10.Mio Fahrzeuge nicht den erwünschten Beitrag, um die Ziele des Kyoter Abkommens, des Pariser Abkommens, noch die Ziele der Bundesregierung zu unterstützen. Verkehr fließt förmlich zäh und angesichts der hohen Bestandszahlen von Verbrennern gelingt ein Austausch leider nur über Jahrzehnte. Sorry to say!

Das klingt bitterer als es eigentlich ist: die unmittelbaren Auswirkungen durch die Reduktion der schädlichen Schadstoffemissionen (wir reden hier nicht mehr von CO2, sondern von Stickoxiden, Feinstaub, Schwefel, Kohlenmonoxid, …) wird sich insbesondere in den mittleren und dichten Gebieten – in denen 75% aller Menschen in Deutschland leben !!!! – sofort bemerkbar machen. Sauberere Luft, weniger Verkehrslärm. Hier hilft wirklich jede millionste E-Autoeinheit! Die Grenzwerte werden leichter einzuhalten sein. Und das Thema Gefährlichkeit von Feinstaub wird bis dahin wohl hoffentlich eruiert sein. Lungenspezialisten klagen über die unwirksame Messmethodik, die kleinsten und damit gefährlichsten Feinstaubpartikel in Gewicht pro Volumeneinheit zu messen anstatt in Partikelzahl je Volumen.

Das Klima muss warten, der Mensch wird gesunden. So könnte man es zusammenfassen.

Blogger seit 2003. Technikaffin, neugierig, am technischen Wandel der Zeit interessiert, Anhänger und Skeptiker des Fortschrittsglaubens. Track Record meiner ex-Blogs: MEX-Blog 2003-2005 (Wirtschaftsblog), WoW-Blog 2005-2009 (Gamingblog), 321Blog 2007 (eBay), BasicThinking 2003-2009 (Tech&Startups). Aktive Blogs: RobertBasic.de seit 2009 und Buzzriders.com seit 2011.

Facebook Twitter LinkedIn Google+ Flickr YouTube 

3 Comments

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.